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第3章数控加工中工件的定位与装夹思考与练习题1、车削薄壁零件如何夹紧工件？（P92）答：轴向夹紧或增加夹紧力作用点面积。2、确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？（P75）答：根据工件加工精度要求。3、试简述定位与夹紧之间的关系。（P77）答：任务不同，定位使加工前工件在机床上占有正确的位置，而夹紧则使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上。两者相辅相成，缺一不可。4、采用夹具装夹工件有何优点？（P72～73）答：a.易于保证工件的加工精度。b.使用夹具可改变和扩大原机床的功能，实现“一机多用”。c.使用夹具后，不仅省去划线找正等辅助时间，而且有时还可采用高效率的多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率。d.用夹具装夹工件方便、省力、安全。e.在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。5、当基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，怎么解决？（P80）答：以保证工件加工精度为原则，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则，以免使工序尺寸的实际公差值减小，增加加工难度。6、什么情况下才需要计算定位误差？（P87）答：用夹具装夹、调整法加工一批工件的条件下，基准不重合时，需要计算定位误差。若采用试切法加工，不存在定位误差，因而也不需要计算定位误差。7、如何理解定位面与定位基准的区别？（P75）答：工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件的相互接触（配合）来确定的，工件以平面定位时，定位面就是定位基准；工件以内、外圆柱面定位时，定位面是内、外圆柱面，而定位基准则是中心线。8、车床上装夹轴类零件时，如何找正？（P96）答：工件外圆上选择相距较远的两点，用百分表找正。模拟自测题一、单项选择题1、过定位是指定位时，工件的同一（B）被多个定位元件重复限制的定位方式。（A）平面（B）自由度（C）圆柱面（D）方向2、若工件采取一面两销定位，限制的自由度数目为（A）（A）六个（B）二个（C）三个（D）四个3、在磨一个轴套时，先以内孔为基准磨外圆，再以外圆为基准磨内孔，这是遵循（D）的原则。（A）基准重合（B）基准统一（C）自为基准（D）互为基准4、采用短圆柱芯轴定位，可限制（A）个自由度。（A）二（B）三（C）四（D）一5、在下列内容中，不属于工艺基准的是（D）。（A）定位基准（B）测量基准（C）装配基准（D）设计基准6、（B）夹紧机构不仅结构简单，容易制造，而且自锁性能好，夹紧力大，是夹具上用得最多的一种夹紧机构。（A）斜楔形（B）螺旋（C）偏心（D）铰链7、精基准是用（D）作为定位基准面。（A）未加工表面（B）复杂表面（C）切削量小的（D）加工后的表面8、夹紧力的方向应尽量垂直于主要定位基准面，同时应尽量与（D）方向一致。（A）退刀（B）振动（C）换刀（D）切削9、选择粗基准时，重点考虑如何保证各加工表面（D），使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。（A）对刀方便（B）切削性能好（C）进/退刀方便（D）有足够的余量10、通常夹具的制造误差应是工件在该工序中允许误差的（C）。（A）1～3倍（B）1/10～1/100（C）1/3～1/5（D）同等值11、铣床上用的分度头和各种虎钳都是（B）夹具。（A）专用（B）通用（C）组合（D）随身12、决定某种定位方法属几点定位，主要根据（B）。（A）有几个支承点与工件接触（B）工件被消除了几个自由度（C）工件需要消除几个自由度（D）夹具采用几个定位元件13、轴类零件加工时，通常采用V形块定位，当采用宽V形块定位时，其限制的自由度数目为（B）。（A）三个（B）四个（C）五个（D）六个14、车细长轴时，要使用中心架或跟刀架来增加工件的（C）。（A）韧性（B）强度（C）刚度（D）稳定性15、在两顶尖间测量偏心距时，百分表上指示出的（D）就等于偏心距。（A）最大值与最小值之差（B）最大值与最小值之和的一半（C）最大值与最小值之差的两倍（D）最大值与最小值之差的一半二、判断题（正确的打√，错误的打×）1、基准可以分为设计基准与工序基准两大类。（×）2、夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件重力平行。（×）3、组合夹具是一种标准化，系列化、通用化程度较高的工艺装备。（√）4、工件在夹具中定位时，应使工件的定位表面与夹具的定位元件相贴合，从而消除自由度。（√）5、因欠定位没有完全限制按零件加工精度要求应该限制的自由度，因而在加工过程中是不允许的。（√）6、加工表面的设计基准和定位基准重合时，不存在基准不重合误差。（√）7、基准位移误差和基准不重合误差不一定同时存在。（√）8、基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，若不能保证尺寸精度，则应遵循基准统一原则。（×）9、车削偏心工件时，应保证偏心的中心与机床主轴的回转中心重合。（√）10、过定位在任何情况下都不应该采用。（×）三、简答题1、什么是欠定位？为什么不能采用欠定位？什么是过定位？(P76)答：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工精度要求。工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。2、什么是辅助支承？使用时应注意什么问题？(P81)答：辅助支承是指由于工件形状、夹紧力、切削力和工件重力等原因，可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳，为了提高工件的装夹刚性和稳定性而增设的支承。辅助支承只能起提高工件支承刚性的辅助定位作用，而不起限制自由度的作用，更不能破坏工件原有定位。3、何谓浮动支承？限制几个自由度？(P84)答：工件定位过程中，能随着工件定位基准位置的变化而自动调节的支承，称为浮动支承。浮动支承的作用相当于一个固定支承，只限制一个自由度。4、什么叫定位误差？产生定位误差的原因是什么？(P87)答：工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件的相互接触（配合）来确定的，由于定位基面、定位元件的工作表面本身存在一定的制造误差，导致一批工件在夹具中的实际位置不可能完全一样，使加工后各工件的加工尺寸存在误差。这种因工件在夹具上定位不准而造成的加工误差，称为定位误差。产生定位误差的原因：基准位移误差和基准不重合误差。5、工件以平面作定位基准时，常用支承类型有哪些？(P84)答：工件以平面定位时，常用定位元件有：固定支承、可调支承、浮动支承、辅助支承四类。6、确定夹紧力的作用方向和作用点应遵循哪些原则？(P91)答：①夹紧力应朝向主要定位基准。②夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心。③夹紧力的方向应有利于减小夹紧力的大小。④夹紧力的方向和作用点应施加于工件刚性较好的方向和部位。⑤夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。7、按照基准统一原则选用精基准有何优点？(P80)答：既可保证各加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，而且简化了夹具的设计与制造工作，降低了成本，缩短了生产准备周期。8、粗基准的选择原则是什么？(P77)答：（1）相互位置要求原则（2）加工余量合理分配原则（3）重要表面原则（4）不重复使用原则（5）便于工件装夹原则9、精基准的选择原则是什么？(P79)答：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则（5）便于装夹原则10、夹紧装置应具备的基本要求是什么？(P91)答：①夹紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置；②夹紧力的大小适当。③操作简单方便、省力、安全。④结构性好，夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。四、计算题1、轴套类零件铣槽时，其工序尺寸有三种标注方法，如图1所示，定位销为水平放置，试分别计算工序尺寸H1、H2、H3的定位误差。解：根据P88（2.定位误差的计算方法）所述:△D＝△Y±△B水平放置时，定位孔与心轴固定单边接触时工序基准定位基准△定H1尺寸圆柱面的上母线圆柱中心线△不≠0△基≠0H2尺寸圆柱中心线圆柱中心线△不＝0△基≠0H3尺寸圆柱面的下母线圆柱中心线△不≠0△基≠0基准位移误差：△Y＝Amax－Amin＝Dmax-dmin2―Dmin-dmax2＝TD2＋Td2定位误差：△D＝△Y±△B＝TD2＋Td2±△B式中：Dmax——工件定位孔的最大直径；dmin——定位心轴的最小直径。已知工件内孔的TD=0.021mm，心轴的Td=0.021mm，工件外径的Td1=0.03mm，△Y＝TD2＋Td2＝0.021＋0.0212＝0.021mm①当工序尺寸为H2时，工序基准与定位基准重合，基准不重合误差ΔB=0，则：ΔD＝ΔY＝0.021mm定位(工序)基准②当工序尺寸为H1时，工序基准是圆柱面的下母线，与定位基准不重合，工序基准相对于定位基准的最大变动量即基准不重合误差ΔB＝Td1/2，因工序基准在下母线上，因此定位误差ΔD＝ΔY±ΔB。则：△B＝0.032＝0.015mm因工序基准不在定位面上，所以：ΔD＝ΔY＋ΔB＝0.021＋0.015＝0.036③当工序尺寸为H3时，工序基准是圆柱面的上母线，与定位基准不重合，工序基准相对于定位基准的最大变动量即基准不重合误差ΔB＝Td1/2，因工序基准在上母线上，因此定位误差ΔD＝ΔY±ΔB。则：△B＝0.032＝0.015mm因工序基准不在定位面上，所以：ΔD＝ΔY＋ΔB＝0.021＋0.015＝0.036五、分析题1、根据六点定位原理分析图2各定位方案的定位元件所限制的自由度。解：分析图a限制Y、Z二个方向移动，绕X轴转动共计三个自由度图b限制X、Y、Z三个方向移动，绕Y、Z轴转动共计5个自由度图c限制全部6个自由度图d限制X、Y、Z三个方向移动，绕X、Y轴转动共计5个自由度2、什么是过定位？试分析图3中的定位元件分别限制了哪些自由度？是否合理？如何改进？工序基准定位基准工序基准定位基准b)解：分析工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。图a分析①支承板限制自由度：②圆锥销限制自由度：③沿Z轴移动自由度重复限制，不合理④不合理，改进措施：将圆锥销改为短圆柱销图b分析：xzy支承板圆锥销ZXY限制Y、Z共2个自由度限制X、Y共2个自由度限制Z、X、Y共3个自由度不合理。改进措施：将圆柱销改为削边销（上、下削平）。图C分析①支承板限制自由度：②短圆柱销限制自由度：③V形块限制自由度：④沿X、Y轴移动自由度重复限制，不合理⑤不合理，改进措施：将V形块改为削边销3、试分析图4中夹紧力的作用点与方向是否合理？为什么？如何改进？图4答：图a不合理，因为力作用处工件刚度差，容易变形；图b不合理，因为工件容易倾翻；图c不合理，因为力作用处工件刚度差，容易变形；图d不合理，因为工件容易倾翻。改进方案见下图红色箭头。xyz支承板V形块短圆柱销